Мы строим литий-ионный автомобильный аккумулятор

We built a Lithium-ion battery - hero Производство EV батареи это новый рубеж в развитии автомобильной промышленности, но как они сделаны? Мы открываем набор химии, чтобы выяснить,

Такие возможности не часто. Здесь, автомобиль имеет шанс построить собственный литий-ионный электрический автомобиль батареи с нуля, увидеть внутреннее устройство прибора, что обычно остается закрытым, потому что его содержание легковоспламеняющихся и послушать экспертов “как это работает” объяснений от Великобритании очередь профессор батареи EV.

Есть только пару мест в Великобритании, где аккумуляторы изготовлены из сырья, и одним из них является прототипом завод по производству группы Уорик (группа), отдел прославленного Университета Уорика. Наш наставник в течение дня профессор Дэвид Гринвуд, блестящий коммуникатор сложных потоков электронов и ионов лития внутри этих анонимных вид серых пакетов. Так что освободите свой ум от понятия коленчатые валы, клапаны и подшипники и представить его вместо аноды, катоды, сепараторы и LiPF6 электролитов нашей электрически приводимый в будущем.

Наша задача-сделать небольшой 3,5 в А7-размер ячейки мешочек – размером с кредитную карту на 50 мм, 70мм – использование машин по производству прототипа линия группа по. В серийном автомобиле, как Ниссан Лиф или ягуар я-ПАСЕ, десятки эти мешки, встроенными в модули модули соединены вместе, чтобы сделать батареи.

Внутренние части и принципов проектирования и построения такие же, как и для больших мешка клетки, как те, что были установлены к листьям, но и призматических конструкций и цилиндров, используемых Тесла. 18650 клеток Теслы могут быть очень разной формы, но они содержат те же основные компоненты, просто скрутили в трубку.

Есть четыре основных процесса – принять анод, катод принять, упаковать их в мешок и заполнить с жидким электролитом, который содержит существенную лития – но в общей сложности насчитывается 11 этапов производства. Наш сеанс займет пару часов, но на заводе том, как Gigafactory Теслы, 20 ячеек второй бросок с линии производства. Времени, чтобы надеть защитные зеленые резиновые перчатки, белый халат и идти смесь химических веществ.

Делая автомобиль аккумулятор

1: МАТЕРИАЛ ВЕСОМ ДЛЯ АНОДА

В электрохимически активный ингредиент в аноде из графита – это компонент, который на самом деле хранит ионы лития. Речь идет как мелкий порошок, каждая частица которого составляет всего 10 микрон на одну пятую часть человеческого волоса. Здесь, графит смешивают на водяной основе растворителя и на основе латекса связыватель для того чтобы сделать slurry.

Углерод делает графит электропроводен и связующего-клей, поэтому он будет придерживаться медный щит на следующем этапе. Очень похожий процесс используется для изготовления катода, но очень мелкие частицы никеля, могут быть решены только при ношении под давлением дыхательной маски, поэтому не подходят для нашего визита.

Не пропусти:  Фольксваген Т-Рок R против БМВ M135i: что горячее, кроссовер или хэтч?

2: СМЕШИВАНИЕ АНОДНОГО

Этот ключевой шаг осуществляется с помощью оборудования, предназначенного для пищевой промышленности для смешивания хлеба и шоколада. Производства качества анодного материала смешиваются в объемах сотен литров. Он должен часов после смешивания для обеспечения порошки, растворитель и связующее равномерно распределяется в суспензии.

3: АНОДНОЕ ПОКРЫТИЕ

Суспензии прилагается к электрическим проводником, чтобы позволить ионам лития в/из графита, поэтому его выкладывают тонким слоем на лист медный, примерно на половину толщины листа бумаги. Медь используется для анода и для катода из алюминия, поскольку условия в ячейке, в противном случае имею в виду катодного растворения и клетка разрушается.

На фабрике по производству, покрытия и сушки машина, которая делает анода может быть до 90 метров в длину. Материал проходит через него в минуту для оптимизации процесса сушки, что имеет решающее значение для того, насколько эффективно анода магазинах бесплатно.

4: КАЛАНДРИРОВАТЬ

Это максимизирует заряда накопительной емкости графита в аноде, осторожно сминая покрытия для повышения его плотности. Процесс возник в качестве отделочного техника для текстиля.

5: СУХАЯ КОМНАТА

Литий будет реагировать, если подвергается воздействию влаги в воздухе и ухудшить работу клеток, поэтому окончательные производственные процессы проводятся в сухом помещении, где относительная влажность составляет лишь 0,5% – одну десятую часть пустыни Атакама. Работников здесь приходится делать частые перерывы регидратации.

6: ПЛАШК-ВЫРЕЗЫВАНИЕ СЛОИ

Ленты из меди и ее графитовым покрытием разрезают на А7 формы для изготовления отдельных слоев. Для достижения производительности 3.5 V и 6Ah, наша клетка нуждается в 15 слоев – семь восемь анодов и катодов. Каждый разрез производится точно плашк-резца для того чтобы обеспечить каждый лист находится точно между разделитель/ изолятор и не имеет шероховатостей, иначе клетки может привести к короткому замыканию и возможному воспламенению.

7: КЛЕТКА СБОРКИ

Каждый из слоев анода должна быть расслоенной с разделителем и катодных листов. Это процесс утомительный, который автоматически обрабатывается Z-створки штабелируя машина. Наши клетки будут в конечном итоге с одного метра сепаратора между 15 слоев.

8: СВАРОЧНЫЙ ТОК КОЛЛЕКТОРА

Ультразвуковая сварка соединяет слои анода в надежные вкладка – точки соединения, через которые течет ток в/из клетки.

9: УПАКОВКА ЯЧЕЙКИ

Слои анода расположены внутри герметичный мешок изготовлен из алитированной полимера – более надежный вариант материала, используемого для упаковки пищевых продуктов, таких как кофейные зерна. В клетке, она должна оставаться жесткой воздухе в течение 15 лет; за кофе, это всего лишь шесть месяцев. Края мешка жара-загерметизированная, но оставил его слишком большим, чтобы позволить комнату для последующего процесса.

Не пропусти:  Ягуар Хе 2019 долгосрочный обзор

10. ДОБАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА

Просто 2 мл жидкого электролита, содержащего литий гексафторфосфата (LiPF6) закачивается в клетку и мешок загерметизированный в ультра-сухой вакуум, чтобы сохранить влагу от химически активных и легковоспламеняющихся лития. Все остальные части, необходимые для функционирования клеток, только 4% примерный вес 200г наши А7 клетка на самом деле лития.

11: ФОРМИРОВАНИЯ И СТАРЕНИЯ

В этот момент Франкенштейн, когда мешок становится функционирование клетки. Специальное снаряжение неоднократно зарядов и разрядов ячейки, в то время как его поведение контролируется по контролю качества.

Первоначальная реакция между электролитом и анодом создать прочную интерфейс электролитов (СИЭ) – защитный слой – и в процессе этого выделять газы, поэтому сумка осталась негабаритных ранее. Он будут очищены и обрезается позже. Удивительно, клетка занимает несколько дней, в форме: как правило, небольшой ячейке Тесла может занять три-четыре дня, но для больших мешка клетки могут принимать удивительные 28 дней. Наши меньшие А7 клетка, вероятно, будет один-два дня в процессе становления.

Как литий-ионная клетки?

Внутри клетки находятся четыре основных компонента – анод, катод, сепаратор и электролит литий – и каждый из них имеет специфические функции. В своем обычном, незаряженное состояние, атомы лития (в комплекте с жидким электролитом) хранятся на катоде. Во время зарядки, напряжение, приложенное к ячейке выталкивает атомы лития от катода к погрузке на аноде, при котором атомы распалась, потеряв временно электрона и атома будет литий-ионный.

Хитрый бит сепаратора. Это пористые полимерные мембраны между анодом и катодом только позволяет ионам лития в аноде. В результате, электроны должны течь в обратном направлении, из клеток и через зарядное устройство, в конечном итоге на аноде, где они реформы с ионами воссоздать атомов лития. Когда все атомы лития собрали на аноде, ячейка полностью заряжена. Сепаратор затем предотвращает противорот атомов лития.

Это содержание не могло произойти без финансовой поддержки нишу сети автомобиля, расширенный центр двигательной и инноваций Великобритании. Однако, автомобиль сохранил полный редакционный контроль.

ПОДРОБНЕЕ

Под кожу: почему твердотельные аккумуляторы большой позитив

Уильямс показывает легкие еще больше-диапазона модуль батареи EV

За кулисами британской революции аккумулятор